高頻電子線路(第七章振幅調(diào)制與解調(diào))

1、第七章振幅調(diào)制(調(diào)幅)與解調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)：非線性及混頻電路1本章主要內(nèi)容n7.1 概述n7.2 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波的原理和特點(diǎn)n7.3 低電平調(diào)幅電路n7.4 高電平調(diào)幅電路n7.5 單邊帶信號(hào)的特點(diǎn)和產(chǎn)生方法n7.6 包絡(luò)檢波(非相干解調(diào))電路n7.7 同步檢波(相干解調(diào))原理n7.8 殘留邊帶調(diào)制解調(diào)簡介27.1 概述概述n7.1.1 調(diào)制的作用n7.1.2 調(diào)制的分類n7.1.3 調(diào)幅與混頻本質(zhì)的一致性n7.1.4 調(diào)幅電路的分類37.1.1 調(diào)制的作用調(diào)制的作用n調(diào)制的作用主要有2個(gè)作用1：在無線通信中，為了便于信號(hào)發(fā)射（天線不能太長，而只有當(dāng)天線長度與波長相當(dāng)時(shí)才能將電磁波輻射出去），將低頻的原

2、始信息（如語音）調(diào)制到高頻段。作用2：提高信道的利用率n通過頻域復(fù)用n通過先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)同學(xué)們將在同學(xué)們將在通信原理通信原理課程中詳細(xì)學(xué)習(xí)課程中詳細(xì)學(xué)習(xí)4調(diào)制解調(diào)在無線通信系統(tǒng)中的位置音頻放大器調(diào)制器激勵(lì)放大輸出功率放大載波振蕩器天線開關(guān)高頻放大混頻器中頻放大與濾波解調(diào)器音頻放大器話筒本地振蕩器揚(yáng)聲器變頻器調(diào)制信號(hào)載波信號(hào)已調(diào)波5(1)調(diào)制：調(diào)制：用調(diào)制信號(hào)去控制載波信號(hào)的某一個(gè)參量的過程用調(diào)制信號(hào)去控制載波信號(hào)的某一個(gè)參量的過程。 (2)解調(diào)：解調(diào)：調(diào)制的逆過程調(diào)制的逆過程，即從已調(diào)波中恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)的過程。，即從已調(diào)波中恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)的過程。67.1.2 調(diào)制的分類調(diào)制的分類n按調(diào)制信號(hào)來

3、分模擬(信號(hào))調(diào)制（本課程涉及的主要是此類調(diào)制）數(shù)字(信號(hào))調(diào)制（通信原理將詳細(xì)介紹）n按調(diào)制方法（載波表達(dá)式中攜帶信息的那個(gè)變量）來分振幅調(diào)制（利用載波的振幅變化攜帶信息）頻率調(diào)制（利用載波的頻率變化攜帶信息）相位調(diào)制（利用載波的相位變化攜帶信息）統(tǒng)稱為統(tǒng)稱為“角度調(diào)制角度調(diào)制”將在第將在第8章介紹章介紹)cos()(0tAtv調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相的波形示意原始信息原始信息tttt調(diào)幅信號(hào)調(diào)幅信號(hào)調(diào)頻信號(hào)調(diào)頻信號(hào)調(diào)相信號(hào)調(diào)相信號(hào)77.1.3 調(diào)幅與混頻本質(zhì)的一致性調(diào)幅與混頻本質(zhì)的一致性n前面講過，混頻的作用在頻域上看，是對(duì)信號(hào)的頻譜的搬移。例如從天線上收到1000kHz的信號(hào)，用“超外差”接收機(jī)

4、接收，會(huì)使用1000+465=1465kHz的本振與之混頻，將信號(hào)從1000kHz的高頻段，搬移至465kHz(差頻)的中頻段，以便于放大處理在這里，由于差頻肯定小于原高頻信號(hào)，所以起到了“向低處搬移頻譜”的作用87.1.3 調(diào)幅與混頻本質(zhì)的一致性調(diào)幅與混頻本質(zhì)的一致性n反之，如果我們想讓一個(gè)較低頻率(通常小于4kHz)的原始語音信息調(diào)制到高頻(如1000kHz)，以便天線發(fā)射，那么我們只要將頻率為4kHz的語音信息與996kHz的信號(hào)混頻，輸出端取和頻（996+4=1000kHz），即達(dá)到了調(diào)制目的。n可見調(diào)制與混頻使用的電路可以是完全一樣的，只是輸入信號(hào)不同，以及輸出濾波器的選擇頻率不同罷

5、了。9調(diào)幅與混頻的比較輸入信號(hào)輸出信號(hào)信號(hào)頻譜搬移效果混頻振幅調(diào)制天線接收的高頻信號(hào)天線接收的高頻信號(hào)高頻本振信號(hào)高頻本振信號(hào)差頻差頻從高頻從高頻中頻中頻麥克風(fēng)產(chǎn)生的低頻信號(hào)麥克風(fēng)產(chǎn)生的低頻信號(hào)高頻載波信號(hào)高頻載波信號(hào)和頻和頻或差頻或差頻或二者或二者從低頻從低頻高頻高頻107.1.4 調(diào)幅電路的分類調(diào)幅電路的分類n低電平調(diào)幅電路平方律調(diào)幅器斬波調(diào)幅器模擬乘法器調(diào)幅n高電平調(diào)幅（利用功放在過壓或欠壓時(shí)的特性曲線）集電極調(diào)幅（過壓狀態(tài)下Vcm隨VCC線性變化）基極調(diào)幅（欠壓狀態(tài)下Vcm隨VBB線性變化）11127.2 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波的原理和特點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波的原理和特點(diǎn)一、調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式一、調(diào)幅波的數(shù)

6、學(xué)表達(dá)式載波的振幅隨調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律而變化；載波的頻率和相位保持不變。變化的大小與調(diào)制信號(hào)的的強(qiáng)度成正比；變化的周期與調(diào)制信號(hào)的周期相同。13則 調(diào)幅波信號(hào)為00( )(cos)cosav tVk Vtt000(1cos)cosak VVttV00(1cos)cosaVmtt0() tVtcos)(v設(shè) 調(diào)制信號(hào)000( )costVtv 載波信號(hào) 稱為調(diào)幅指數(shù)或調(diào)幅度，調(diào)幅波的主要參數(shù)之一。0aak VmV7.2 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波的原理和特點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波的原理和特點(diǎn)一、調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式一、調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式14二、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波的波形圖二、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波的波形圖0(cos)aVkVttVkacos調(diào)制信

7、號(hào)表達(dá)式tVtvcos)(000( )cosv tVt載波信號(hào)表達(dá)式標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波信號(hào)表達(dá)式0V0V調(diào)制信號(hào)t)(tv0t載波0( )v t0tVcosak0V )(tv0costt調(diào)幅波信號(hào))(tv000( )(cos)cosav tVk Vtt0V15max0(1)aVVm0Vmin0(1)aVVm0am V0am Vt000( )(1cos)cosav tVmtt調(diào)幅波maxmin01()2aVVmVt)(tv00Vt0000( )costVtv0( )(1cos)aV tVmt振幅1cost1cost0costt)(tv0t)(tv0max00min00VVVVVV00,aamm VV體現(xiàn)

8、了包絡(luò)的振幅對(duì)載波的振幅這個(gè)電壓空間的利用程度 故稱調(diào)幅度。調(diào)幅指數(shù)（又稱調(diào)幅度）的概念例題例題7.1（2006年試題）年試題）max5VVmin1VVt_,am所示標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅的已調(diào)波如圖maxmin0:3( )2VVVV解法一0min03 1233aVVmV32:minmaxminmaxVVVVma解法二1617調(diào)幅度變化時(shí)，已調(diào)波的變化調(diào)幅度0aak VmVt( )ak vt00V0( )vt0t0am（1）當(dāng)未調(diào)幅10am（2）當(dāng)正常調(diào)幅t)(tv0t)(tv0182022-2-24180V0( )vt0tt( )ak vt0最大調(diào)幅(百分之百)1am（3）當(dāng)過調(diào)幅 實(shí)際電路中必須避免。1

9、am（4）當(dāng))(tv0tt0)(tv19最大調(diào)幅(百分之百)過調(diào)幅未調(diào)幅正常調(diào)幅10am0am 1am 1am 結(jié)論： 反映調(diào)幅的強(qiáng)弱程度， 越大，調(diào)幅越深。一般0 1。amamam20三、調(diào)幅波的頻譜和帶寬三、調(diào)幅波的頻譜和帶寬1. 簡諧信號(hào)的調(diào)幅波00( )(1cos)cosav tVmtt00000011coscos()cos()22aaVtm Vtm Vt可見，可見，調(diào)幅波并不是一個(gè)簡單的正弦波，包含有三個(gè)頻率調(diào)幅波并不是一個(gè)簡單的正弦波，包含有三個(gè)頻率分量：分量：載波分量（ ）：0不含傳輸信息上邊頻分量（ ）：0含傳輸信息下邊頻分量（ ）：0 含傳輸信息21 調(diào)制信號(hào)0載波0+上邊頻

10、012am V0 - 下邊頻012am V（1 1）調(diào)幅過程是一種）調(diào)幅過程是一種線性頻譜變換過程線性頻譜變換過程。調(diào)幅波0V0 （2）調(diào)幅波所占頻帶寬度）調(diào)幅波所占頻帶寬度B=2 。三、調(diào)幅波的頻譜和帶寬三、調(diào)幅波的頻譜和帶寬1. 簡諧信號(hào)的調(diào)幅波22三、調(diào)幅波的頻譜和帶寬三、調(diào)幅波的頻譜和帶寬2. 限帶信號(hào)的調(diào)幅波1122( )coscoscosmmnmnntVtVtVt v設(shè) 調(diào)制信號(hào)則調(diào)幅波信號(hào)011220( )(1coscos)cosv tVmtmtt 001coscosnnnVmtt000011coscos()cos()22nnnnnVtmtmt000011coscos()cos(

11、)22nnnnnnVtmtmt230-max 下邊頻帶0-min 調(diào)制信號(hào)0載波0 - 下邊頻0V0max min 0+上邊頻上邊頻帶0+max0+min 調(diào)幅波所占的頻帶寬度等于調(diào)制信號(hào)最高頻率的兩倍 。max2B 限帶信號(hào)調(diào)幅波三、調(diào)幅波的頻譜和帶寬三、調(diào)幅波的頻譜和帶寬2. 限帶信號(hào)的調(diào)幅波24三、調(diào)幅波的頻譜和帶寬三、調(diào)幅波的頻譜和帶寬2. 限帶信號(hào)的調(diào)幅波以廣播通信為例語音信號(hào)頻率：300-3400Hz。標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波信號(hào)帶寬：6800Hz。我國規(guī)定每電臺(tái)帶寬為：9kHz。四、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波的功率關(guān)系四、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波的功率關(guān)系tVmtVmtVtvaa)cos(21)cos(21cos)(000

12、000已調(diào)波設(shè)它輸出到一個(gè)電阻設(shè)它輸出到一個(gè)電阻R上，則輸出功率由三部分組成：上，則輸出功率由三部分組成：載波功率載波功率RVPoT2021上邊頻功率上邊頻功率RVmPa20)21(210TaPm0241下邊頻功率下邊頻功率RVmPa20)21(210TaPm0241201(1)2oaTPmP總功率25例題例題7.2tttv21cos3cos4)(調(diào)制信號(hào)ttv00cos10)(載波1,ak且進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅求（1）已調(diào)波的表達(dá)式；（2）各個(gè)頻率分量的調(diào)制系數(shù)ma1，ma2；（3）邊頻功率（上下邊頻功率之和）與載波功率之比。26例題例題7.2(解解)ttVktVkVtvaa022110cos)co

13、scos()(已調(diào)波ttt021cos)cos3cos410(ttt021cos)cos3 . 0cos4 . 01 (103 . 04 . 02211aamm的調(diào)制指數(shù)頻率分量；的調(diào)制指數(shù)頻率分量TaPmPP021114100TaPmPP022224100125. 02121212122210022021aaTTaTammPPmPm載波功率總邊頻功率2728因?yàn)橐驗(yàn)閙a1，所以邊頻功率之和最多占總輸出功率的，所以邊頻功率之和最多占總輸出功率的1/3。調(diào)幅波中至少有調(diào)幅波中至少有2/3的功率不含信息，從有效地利用發(fā)射的功率不含信息，從有效地利用發(fā)射機(jī)功率來看，普通調(diào)幅波是很不經(jīng)濟(jì)的。機(jī)功率來看

14、，普通調(diào)幅波是很不經(jīng)濟(jì)的。四、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波的功率關(guān)系四、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波的功率關(guān)系0-max 下邊頻帶0-min 調(diào)幅波0載波0+max上邊頻帶0+min 調(diào)幅波的分類調(diào)幅波的分類n標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波n抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波(DSB-SC)n單邊帶調(diào)幅波（SSB）n殘留邊帶調(diào)幅波（VSB）29標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波（標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波（AM）頻譜）頻譜原始信息頻譜原始信息頻譜和頻和頻載波信號(hào)頻譜載波信號(hào)頻譜0AM信號(hào)頻譜信號(hào)頻譜0差頻差頻包括三部分：載波、和頻（上邊頻）、差頻（下邊頻）包括三部分：載波、和頻（上邊頻）、差頻（下邊頻）30缺點(diǎn)：功率利用率太低。抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波(DSB-SC)和頻和頻AM

15、 信號(hào)頻譜信號(hào)頻譜0差頻差頻僅包括兩部分：和頻（上邊頻）、差頻（下邊頻）僅包括兩部分：和頻（上邊頻）、差頻（下邊頻）由于純載波不含任何信息,所以為了節(jié)省輻射能量,可將純載波抑制掉標(biāo)準(zhǔn)AM就變成了DSB-SC信號(hào)DSB-SC31max2DSBB單邊帶調(diào)幅波（單邊帶調(diào)幅波（SSB）頻譜）頻譜上邊頻上邊頻DSB-SC信號(hào)頻譜信號(hào)頻譜下邊頻下邊頻所占頻帶比較寬所占頻帶比較寬,而且上下邊頻完全對(duì)稱而且上下邊頻完全對(duì)稱,所含信息完全一樣所含信息完全一樣如果只留一個(gè)邊頻，則可節(jié)省一半頻率資源如果只留一個(gè)邊頻，則可節(jié)省一半頻率資源濾波器特征曲線濾波器特征曲線 SSB剩下的上（或下）邊頻信號(hào)稱為單邊帶調(diào)制信號(hào)剩

16、下的上（或下）邊頻信號(hào)稱為單邊帶調(diào)制信號(hào)0需要注意的是單邊帶的濾波器的中心頻率不再是載波頻率需要注意的是單邊帶的濾波器的中心頻率不再是載波頻率032maxSSBB33 殘留邊帶調(diào)幅(記為VSB AM)它在發(fā)射端發(fā)送一個(gè)完整的邊帶信號(hào)、載波信號(hào)和另一個(gè)部分被抑制的邊帶信號(hào)。 這樣它既保留了單邊帶調(diào)幅節(jié)省頻帶的優(yōu)點(diǎn)，且具有濾波器易于實(shí)現(xiàn)、解調(diào)電路簡單的特點(diǎn)。在廣播電視系統(tǒng)中圖像信號(hào)就是采用殘留邊帶調(diào)幅。殘留邊帶調(diào)幅波（殘留邊帶調(diào)幅波（VSB）7.3 低電平調(diào)幅電路低電平調(diào)幅電路34 低電平調(diào)幅電路低電平調(diào)幅電路： 一般置于發(fā)射機(jī)的前級(jí)，再由線性功率放大器放大已調(diào)幅信號(hào)，得到所要求功率的調(diào)幅波。 重

17、點(diǎn)是提高調(diào)制的線性，減小不需要的頻率分量的產(chǎn)生和提高濾波性能。n由于調(diào)幅與混頻的本質(zhì)是一致的，所以同學(xué)們可以發(fā)現(xiàn)，調(diào)幅電路與混頻電路有很多相似之處，分為平方律調(diào)幅及平衡調(diào)幅（對(duì)應(yīng)于平衡混頻器）斬波調(diào)幅（對(duì)應(yīng)于環(huán)形混頻器）模擬乘法器調(diào)幅（對(duì)應(yīng)于模擬乘法器混頻器）7.3.1 平方律調(diào)幅和平衡調(diào)幅平方律調(diào)幅和平衡調(diào)幅n平方律調(diào)幅原理v0v+平方律器件y = a2x2+a1x+a0202)(vva)(01vva0atVtvcos)(設(shè)調(diào)制信號(hào)tVtv000cos)(載波根據(jù)第四章的知識(shí)，可知產(chǎn)生的頻率分量有根據(jù)第四章的知識(shí)，可知產(chǎn)生的頻率分量有00022直流、 、 、 、B=2202000從頻譜可見平

18、方律調(diào)幅從頻譜可見平方律調(diào)幅產(chǎn)生的是標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)幅波產(chǎn)生的是標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)幅波35平衡調(diào)幅電路平衡調(diào)幅電路vv0v平方律二極管平方律二極管平方律二極管平方律二極管RRi12020101)()(vvbvvbbii22201020()()ibb vvb vv+vout_RiRivout2142021vvbvbRtVtvcos)(設(shè)調(diào)制信號(hào)tVtv000cos)(載波)cos)(cos(2cos20021tVtVbtVbRvout積化積化和差和差)cos()cos(cos20020021tVVbtVVbtVbRvout 00B=2從頻譜可見平衡調(diào)幅產(chǎn)生的是抑制載從頻譜可見平衡調(diào)幅產(chǎn)生的是抑制載波的雙邊帶的調(diào)幅

19、波（波的雙邊帶的調(diào)幅波（DSB-SC）367.3.2 斬波電路斬波電路n根據(jù)第4章知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)開關(guān)電路S(t)， 當(dāng)載波信號(hào)正半周期S(t)=1; 當(dāng)載波信號(hào)負(fù)半周期S(t)=0;n則S(t)與v(t)的乘積中將含有差頻與和頻分量；v由載波由載波控制的控制的開關(guān)電路開關(guān)電路以載頻以載頻為中心的為中心的濾波器濾波器上下邊頻上下邊頻由于開關(guān)電路的時(shí)斷時(shí)續(xù)，此處波形呈由于開關(guān)電路的時(shí)斷時(shí)續(xù)，此處波形呈“被斬?cái)啾粩財(cái)唷钡牟ㄐ?，故稱斬波電路的波形，故稱斬波電路37開關(guān)函數(shù)：tt0cost)(tS展開所以可以用付立葉級(jí)數(shù)為一周期函數(shù),)(tS0001222( )coscos3cos5235S tttt3

20、8不對(duì)稱開關(guān)電路獲得調(diào)幅電路不對(duì)稱開關(guān)電路獲得調(diào)幅電路v0v二極管電橋斬波調(diào)幅電路二極管電橋斬波調(diào)幅電路0,0v載波 正半周期 四個(gè)二極管全部導(dǎo)通導(dǎo)通的二極管近似短路 輸出為 ；0,vv載波 負(fù)半周期 四個(gè)二極管全部截止截止的二極管近似開路 輸出為39波形圖見圖7.4.240tt0cost( )S t000444( )coscos3cos535S tttt41( )( )()2TS tS tS t開關(guān)函數(shù)：42 D1 Tr1 Tr2 iL D4 D3 21:1 v0 21:1 v RL v v + v0 + v + D2 + + 二極管環(huán)形調(diào)幅電路二極管環(huán)形調(diào)幅電路其原理見第其原理見第4章，只

21、不章，只不過輸入信號(hào)不同、最后過輸入信號(hào)不同、最后選擇的頻率不同而已選擇的頻率不同而已42波形圖見圖7.4.3對(duì)稱開關(guān)電路獲得調(diào)幅電路對(duì)稱開關(guān)電路獲得調(diào)幅電路43斬波調(diào)幅輸出的調(diào)幅波類型斬波調(diào)幅輸出的調(diào)幅波類型0004( )( )35.S tS t在第 章我們學(xué)過、的頻譜中含有、 、000( )( )( )( )35.vtS tvtS t、的頻譜中含有: 、30-3+0-0+從頻譜可見斬波調(diào)幅產(chǎn)生的也是從頻譜可見斬波調(diào)幅產(chǎn)生的也是抑制載波的雙邊帶的調(diào)幅波（抑制載波的雙邊帶的調(diào)幅波（DSB-SC）44課堂作業(yè)n教材351頁n習(xí)題7.5n習(xí)題7.645習(xí)題習(xí)題7.5習(xí)題習(xí)題7.67.3.3 模擬乘

22、法器調(diào)幅模擬乘法器調(diào)幅v0v0vvk)cos)(cos(00tVtVk)cos()cos(2000ttVVk0-+從頻譜可見模擬乘法器調(diào)幅產(chǎn)生的也是從頻譜可見模擬乘法器調(diào)幅產(chǎn)生的也是抑制載波的雙邊帶的調(diào)幅波（抑制載波的雙邊帶的調(diào)幅波（DSB-SC），甚至不用濾波器），甚至不用濾波器4748DSB信號(hào)和AM信號(hào)的特點(diǎn)調(diào)制信號(hào) 載波o 上邊頻 下邊頻)cos)(cos(00tVtVk49DSB信號(hào)和AM信號(hào)的特點(diǎn)1. 包絡(luò)不同( )AMvt包絡(luò)正比于調(diào)制信號(hào)( )DSBvt包絡(luò)正比于2. DSB信號(hào)高頻載波在過零點(diǎn)處產(chǎn)生倒相波形或象，出現(xiàn)的半周期處有反相的現(xiàn)在MWv50例例7.2在下圖所示的電路中

23、，調(diào)制信號(hào)在下圖所示的電路中，調(diào)制信號(hào)u=Ucost，載波電壓，載波電壓uc=Uccosct，且，且c，二極管，二極管VD1、VD2的伏安特性相同，均為的伏安特性相同，均為從原點(diǎn)出發(fā)，斜率為從原點(diǎn)出發(fā)，斜率為gD的直線。的直線。試分析其輸出電流的頻率分量試分析其輸出電流的頻率分量，并，并說明此電路是否能實(shí)現(xiàn)雙邊帶調(diào)制？說明此電路是否能實(shí)現(xiàn)雙邊帶調(diào)制？n分析思路如下：n標(biāo)定二極管兩端的電壓和流過它的電流的正方向，一般可按實(shí)際方向標(biāo)定；n求出加在二極管兩端的電壓uD；n求出流過二極管的電流iD=gDS(t)uD，此時(shí)二極管電導(dǎo)有兩種情況,若uc正向加到二極管兩端,二極管在uc的正半周導(dǎo)通，為gDS

24、(ct)；若uc反向加到二極管兩端，為gDS(ct-)；n分析i中的頻率分量，若有fc分量，無fc分量，則可產(chǎn)生DSB信號(hào)(濾波后)；若有fc和fc分量，不能產(chǎn)生DSB，只能產(chǎn)生AM信號(hào)。51解： uD1=uc+u ，uD2=-uc+u , uc正向加到VD1 ,反向加到VD2 , 故g1(t)=gDS(ct), g2(t)=gDS(ct-), i1與i2流動(dòng)方向相反，有tcosU)tcostcos(gtcosUgu)t(Sgugu)t(S)t(Sgu)t(S)t(Sg)uu)(t(Sg)uu)(t(Sgu)t(Sgu)t(SgiiiccDccDcDcDccDcccDccDccDDcDDcD

25、33442121 可以看出，i中的頻率分量有fc, (2n-1)fc, n=1,2,3, ,其頻譜如圖 所示。由此可見，圖 (c)所示電路可以完成AM調(diào)制，不能得到DSB信號(hào)。527.4 高電平調(diào)幅電路高電平調(diào)幅電路高電平調(diào)制高電平調(diào)制：功放和調(diào)制同時(shí)進(jìn)行，主要用于AM信號(hào)。高電平調(diào)幅電路需要兼顧輸出功率、效率和調(diào)制線性的要求。最常用的方法是對(duì)功放的供電電壓進(jìn)行調(diào)制。（2）基極調(diào)幅）基極調(diào)幅(BaseAM)（1）集電極調(diào)幅電路）集電極調(diào)幅電路(CollectorAM)根據(jù)調(diào)制信號(hào)控制方式的不同，可以分為：n集電極調(diào)幅集電極調(diào)幅在學(xué)習(xí)功放的時(shí)候我們知道，過壓狀態(tài)下，Vcm變化空間非常有限（只能從

26、(VCC-VCsat )至VCC變化） ，可以認(rèn)為約等于VCC，此時(shí)如果我們讓VCC是一個(gè)變量（隨v變化而變化），則輸出信號(hào)振幅Vcm將隨著VCC的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)幅的作用。 vb(t) + + + VBB + VCC(t) + vCE vBE + L C vo v + CCV臨界臨界過壓區(qū)過壓區(qū)欠壓區(qū)欠壓區(qū)0CI1cmI53集電極調(diào)幅示意圖集電極調(diào)幅示意圖臨界臨界過壓過壓欠壓欠壓VCCv(t)VCC(t)Icm1(t)icvCVCCv(t)ict基 頻基 頻成分成分tvC(t)tvBEmax同理其他度設(shè)為了示意圖的清晰cc90,雖然過壓時(shí)輸出電雖然過壓時(shí)輸出電流都有凹頂流都有凹頂?shù)瞧?/p>

27、高度會(huì)隨著但是其高度會(huì)隨著VCC的改變而改變的改變而改變從而使得從而使得Icm1改變改變進(jìn)而使得進(jìn)而使得Vcm改變改變54集電極調(diào)幅的優(yōu)缺點(diǎn)n優(yōu)點(diǎn)：工作于過壓狀態(tài)，效率較高n缺點(diǎn)：調(diào)制信號(hào)v未經(jīng)放大就輸出了，所以一定要注入功率較大 0 0 (a) (b ) 欠 壓 狀 態(tài) 過 壓 狀 態(tài) VC C 欠 壓 狀 態(tài) 過 壓 狀 態(tài) VC C Ic0 Icm 1 Po P= Pc 55 vb(t) + + + VBB + VCC(t) + vCE vBE + L C vo v + n基極調(diào)幅基極調(diào)幅p在學(xué)習(xí)功放的時(shí)候，我們也學(xué)過，如果只改變Vbm時(shí)，且當(dāng)功放處于欠壓時(shí)，Icm1會(huì)隨著Vbm的增長而

28、線形增長。bmV臨界臨界欠壓區(qū)欠壓區(qū)過壓區(qū)過壓區(qū)0CI1cmI56基極調(diào)幅電路nVbm并不容易調(diào)整，但我們可以調(diào)整VBB，起到調(diào)整輸入電壓的作用，從效果上與調(diào)整Vbm是一樣的 C vb(t) Vcc + L + VBB v + + + VBB(t) Vcc vo(t) 57基極調(diào)幅示意圖icvCvBmax臨界臨界過壓過壓欠壓欠壓VBBv(t)VBB(t)Icm1(t)vCt基 頻基 頻成分成分tictv(t)變化隨當(dāng))(tvVBBmaxBbmBBvVV由于max( )Bvvt將隨變化高度的變化從而引起Ci的變化中基頻振幅進(jìn)而引起1cmCIi的變化進(jìn)而引起cmV實(shí)現(xiàn)調(diào)幅作用58基極調(diào)幅的優(yōu)缺點(diǎn)n

29、優(yōu)點(diǎn)：調(diào)制信號(hào)v經(jīng)過功放的放大再輸出，因此不需要很高的注入功率，對(duì)調(diào)制器的小型化有利；n缺點(diǎn)：由于欠壓狀態(tài)下，功放的效率最低，因此基極調(diào)幅的效率較低。59本節(jié)需要掌握的知識(shí)要點(diǎn)n集電極調(diào)幅始終工作過壓狀態(tài)n基極調(diào)幅始終工作欠壓狀態(tài)n二者的優(yōu)缺點(diǎn)607.5 單邊帶信號(hào)的特點(diǎn)和產(chǎn)生方法單邊帶信號(hào)的特點(diǎn)和產(chǎn)生方法n一、單邊帶信號(hào)的優(yōu)缺點(diǎn)（重要）優(yōu)點(diǎn)n節(jié)省功率、節(jié)省頻帶；缺點(diǎn)n需要相干解調(diào)（在下文中會(huì)解釋為什么），成本較高。上邊頻上邊頻SSB信號(hào)頻譜信號(hào)頻譜c61二、單邊帶信號(hào)的產(chǎn)生方法n主要有三個(gè)方法濾波器法相移法修正的移相濾波法62方法一、濾波器法n一次濾波完成（理想情況）v0v平衡平衡（或乘法器

30、）（或乘法器）調(diào)幅器調(diào)幅器0帶通帶通濾波器濾波器00或0由于上下邊頻距離太近由于上下邊頻距離太近除非采用理想矩形濾波除非采用理想矩形濾波器才能器才能“干干凈凈干干凈凈”地地將上邊頻或下邊頻濾出將上邊頻或下邊頻濾出6364方法一、濾波器法7min030010FHzfHz設(shè)調(diào)制信號(hào)最低頻率，載波頻率min020.006%Ff兩個(gè)邊帶之間的相對(duì)距離為0f不能太高4010fHz若載波頻率min026%Ff則0fQ但BW=不夠?qū)?f不能太低方法一、濾波器法n多次調(diào)制+濾波完成（低頻時(shí)濾波器好設(shè)計(jì)）7 . 002 ffQ越容易實(shí)現(xiàn)越小越小需要的情況下可見同樣的,207 . 0Qff122121經(jīng)過多次調(diào)制

31、經(jīng)過多次調(diào)制+濾波后，上下邊頻間的距離被拉開了，濾波后，上下邊頻間的距離被拉開了，濾波器設(shè)計(jì)難度降低了，容易實(shí)現(xiàn)了濾波器設(shè)計(jì)難度降低了，容易實(shí)現(xiàn)了65方法二、相移法tVvsin乘法器乘法器調(diào)幅器調(diào)幅器tV00sin載波ttVkVtv001sinsin)(相位增加相位增加90度度tVcos乘法器乘法器調(diào)幅器調(diào)幅器相位增加相位增加90度度tV00costtVkVtv002coscos)()cos(sinsincoscos根據(jù)三角公式+tVkV)cos(0066相移法的優(yōu)缺點(diǎn)n優(yōu)點(diǎn)不需要任何濾波器，因此即使上下邊頻距離很近也沒關(guān)系。n缺點(diǎn)由于調(diào)制信號(hào)不是單一頻率，所以對(duì)所有頻率分量都嚴(yán)格移相90o，

32、實(shí)現(xiàn)起來很困難。67方法三、修正的移相濾波法tvsin乘法器乘法器調(diào)幅器調(diào)幅器t1sin低頻振蕩由于振幅不影響頻率成分，為了清晰起見，將所有振幅都設(shè)為由于振幅不影響頻率成分，為了清晰起見，將所有振幅都設(shè)為1tttv11sinsin)(乘法器乘法器調(diào)幅器調(diào)幅器相位增加相位增加90度度t1costttv11cossin)(低通低通濾波器濾波器ttv)cos()(13低通低通濾波器濾波器ttv)sin()(14乘法器乘法器調(diào)幅器調(diào)幅器t2sin高頻振蕩)(5tv)sin()sin(21)cos(sin)(1212125tttttv乘法器乘法器調(diào)幅器調(diào)幅器)(6tv)sin()sin(21)sin(c

33、os)(1212126tttttv+outvttvout)sin()(12ttvout)sin()(12或?yàn)檩d頻的上邊頻可以看作是以)(12為載頻的下邊頻可以看作是以)(12相位增加相位增加90度度68補(bǔ)充習(xí)題補(bǔ)充習(xí)題（2012年考題）年考題）n有一調(diào)幅波表達(dá)式為：有一調(diào)幅波表達(dá)式為：u(t)=3（1+0.3cos21000t+0.5cos41000t）cos2106tV。要求：要求：(1)畫出調(diào)幅信號(hào)的頻譜圖，標(biāo)出各頻率分量及幅度；畫出調(diào)幅信號(hào)的頻譜圖，標(biāo)出各頻率分量及幅度；(2)求頻帶寬度；求頻帶寬度；(3)當(dāng)負(fù)載電阻為當(dāng)負(fù)載電阻為1歐姆時(shí)，求載波功率、各邊帶功率歐姆時(shí)，求載波功率、各邊帶

34、功率之和、以及總功率。之和、以及總功率。72解調(diào)是調(diào)制的逆過程解調(diào)是調(diào)制的逆過程，是從高頻已調(diào)波中恢復(fù)是從高頻已調(diào)波中恢復(fù)出原低頻調(diào)制信號(hào)的過程。從頻譜上看，解調(diào)也是出原低頻調(diào)制信號(hào)的過程。從頻譜上看，解調(diào)也是一種信號(hào)頻譜的線性搬移過程，是將高頻端的信號(hào)一種信號(hào)頻譜的線性搬移過程，是將高頻端的信號(hào)頻譜搬移到低頻端頻譜搬移到低頻端。7.6 包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波(非相干解調(diào)非相干解調(diào))電路電路解調(diào)過程解調(diào)過程 非相干解調(diào)非相干解調(diào) (包絡(luò)檢波)： 相干解調(diào)相干解調(diào)(同步檢波同步檢波)峰值包絡(luò)檢波峰值包絡(luò)檢波平均包絡(luò)檢波平均包絡(luò)檢波 平方律包絡(luò)檢波平方律包絡(luò)檢波73檢波器的技術(shù)要求：檢波器的技術(shù)要求：

35、檢波效率：檢波效率：檢波效率是指檢波器輸出信號(hào)的幅度與輸檢波效率是指檢波器輸出信號(hào)的幅度與輸入調(diào)幅信號(hào)中包絡(luò)的幅度之比。入調(diào)幅信號(hào)中包絡(luò)的幅度之比。輸入阻抗：輸入阻抗：檢波電路是前級(jí)放大器的負(fù)載，它的輸入檢波電路是前級(jí)放大器的負(fù)載，它的輸入阻抗將影響前級(jí)的工作，需合理設(shè)計(jì)。阻抗將影響前級(jí)的工作，需合理設(shè)計(jì)。檢波失真：檢波失真：要求檢波器的輸出信號(hào)波形與輸入調(diào)幅信要求檢波器的輸出信號(hào)波形與輸入調(diào)幅信 號(hào)的包絡(luò)之間只有時(shí)間延遲或幅度比例上號(hào)的包絡(luò)之間只有時(shí)間延遲或幅度比例上 的變化，而不出現(xiàn)新的頻率成分或改變?cè)淖兓?，而不出現(xiàn)新的頻率成分或改變?cè)?有各頻率分量間的相互關(guān)系，也即不出現(xiàn)有各頻率分量間

36、的相互關(guān)系，也即不出現(xiàn) 非線性失真或線性失真。非線性失真或線性失真。 747.6 包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波(非相干解調(diào)非相干解調(diào))電路電路 利用某些元件的非線性特性對(duì)調(diào)幅信號(hào)進(jìn)行利用某些元件的非線性特性對(duì)調(diào)幅信號(hào)進(jìn)行非線性變換，實(shí)現(xiàn)非線性變換，實(shí)現(xiàn)調(diào)幅波的解調(diào)調(diào)幅波的解調(diào)(檢波檢波)。 非線性非線性電路電路低通濾低通濾波器波器從已調(diào)波中檢出包絡(luò)信息從已調(diào)波中檢出包絡(luò)信息，只適用于，只適用于AM信號(hào)信號(hào)（或幅度包含調(diào)制信號(hào)信息的復(fù)合信號(hào)）（或幅度包含調(diào)制信號(hào)信息的復(fù)合信號(hào)） 輸入輸入AM信號(hào)信號(hào)檢出包絡(luò)信息檢出包絡(luò)信息7.6 包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波(非相干解調(diào)非相干解調(diào))電路電路n7.6.1基本電路和原理從頻

37、域來理解原理n二極管是一個(gè)非線性器件n標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波中有0和0+分量n這兩個(gè)頻率分量經(jīng)過非線性器件必然產(chǎn)生分量nR、C為二極管檢波器的負(fù)載，同時(shí)起低通濾波器的作用n合理選擇C的大小，使得對(duì)于左右范圍的頻率呈開路，對(duì)于0左右范圍的頻率呈短路，使得原始信息到達(dá)R輸出。VDRC+- -ui7501RC1RC從時(shí)域來理解+uD- -+- -uoiduD= ui- - uoRi充充+- -uoi放放+- -ui+- -uiVDRCui+- -Crd（1 1）當(dāng)輸入信號(hào)當(dāng)輸入信號(hào)ui(t)為調(diào)幅波時(shí)，那么載為調(diào)幅波時(shí)，那么載波正半周時(shí)二極管正向?qū)?，輸入高頻電波正半周時(shí)二極管正向?qū)?，輸入高頻電壓通過二極管對(duì)

38、電容壓通過二極管對(duì)電容C充電，充電時(shí)間常數(shù)充電，充電時(shí)間常數(shù)為為rdC。因?yàn)橐驗(yàn)閞dC較小，充電很快，電容上電較小，充電很快，電容上電壓建立的很快，輸出電壓壓建立的很快，輸出電壓uo(t)很快增長很快增長。當(dāng)當(dāng)uD= ui- - uo0，二極管導(dǎo)通；二極管導(dǎo)通；當(dāng)當(dāng)uD= ui- - uoV0(1-ma)ttmVucaicos)cos1 (0 UR或或mindL1CR mindL1 CR 通常通常Cd取值較大取值較大( (一般為一般為510F) )，在在Cd兩端的直流電壓兩端的直流電壓UDC，大小近似等，大小近似等于載波電壓振幅于載波電壓振幅UDC經(jīng)經(jīng)R和和RL分壓后在分壓后在R上產(chǎn)生上產(chǎn)生的

39、直流電壓為：的直流電壓為： 由于由于UR對(duì)對(duì)檢波檢波二極管二極管VD來說來說相當(dāng)于一個(gè)反向偏置電壓，會(huì)影相當(dāng)于一個(gè)反向偏置電壓，會(huì)影響二極管的工作狀態(tài)。響二極管的工作狀態(tài)。在輸入調(diào)幅波包絡(luò)的負(fù)半周峰值處可能會(huì)低于在輸入調(diào)幅波包絡(luò)的負(fù)半周峰值處可能會(huì)低于UR, 顯然，顯然，RL越小，越小，UR分壓值越大，底部切分壓值越大，底部切割割失真越容易產(chǎn)生；另外，失真越容易產(chǎn)生；另外，ma值越大，調(diào)幅波包絡(luò)的振幅值越大，調(diào)幅波包絡(luò)的振幅maV0越大，調(diào)幅波包絡(luò)的負(fù)峰值越大，調(diào)幅波包絡(luò)的負(fù)峰值V0(1- -ma)越小，底部切越小，底部切割割失真也越易產(chǎn)生。失真也越易產(chǎn)生。ui+- -CRLRVDCd+UDC

40、 - -+- -UR+u(t)- -要防止這種失真，必須要求調(diào)幅波要防止這種失真，必須要求調(diào)幅波包絡(luò)的負(fù)峰值包絡(luò)的負(fù)峰值V0(1- -ma)大于直流電壓大于直流電壓UR。即即RRRVmVL0a0)1 (避免底部切割失真的條件為：避免底部切割失真的條件為：RRRRRRRRm /LLLa式中，式中，R=RL/R為檢波器輸出為檢波器輸出端的交流負(fù)載電阻，而端的交流負(fù)載電阻，而R為直為直流負(fù)載電阻。流負(fù)載電阻。82（3）非線性失真n二極管導(dǎo)通時(shí)的特性也不是理想的線性，所以產(chǎn)生的低頻成分可能不只有分量，從而造成波形的失真。n如果增大R，則使得二極管導(dǎo)通時(shí)的非線性減弱，從而改善波形。電流電壓R增大時(shí)增大時(shí)

41、曲線被拉伸接近于直線曲線被拉伸接近于直線83（4）頻率失真n如果兩個(gè)電容取值不當(dāng)使得頻率被C短路,或頻率被Cc阻止，會(huì)造成頻率失真。ui+- -CVDRL+- -uRCC+UDC - -+- -uR84Cc的存在主要影響檢波的下限頻率的存在主要影響檢波的下限頻率 min。為使頻率為為使頻率為 min時(shí)時(shí), Cc上上的電壓降不大，不產(chǎn)生頻率失真，必須滿足下列條件：的電壓降不大，不產(chǎn)生頻率失真，必須滿足下列條件：LcRCmin1LCRCmin1電容電容C的容抗應(yīng)在上限頻率的容抗應(yīng)在上限頻率 max時(shí)，不產(chǎn)生旁路作用，即它時(shí)，不產(chǎn)生旁路作用，即它應(yīng)滿足下列條件：應(yīng)滿足下列條件：RC max1RCma

42、x1 例題例題7.3二極管檢波電路如下圖所示，已知輸入信號(hào)二極管檢波電路如下圖所示，已知輸入信號(hào))(102cos()102cos(6 . 01 263伏特ttViR=5k，二極管導(dǎo)通電阻，二極管導(dǎo)通電阻Rd=80,截止電壓截止電壓UBZ=0。求：。求：電壓傳輸系數(shù)電壓傳輸系數(shù)Kd；輸出電壓輸出電壓Vo的表達(dá)式；的表達(dá)式；1.保證波形不產(chǎn)生惰性失真的電容保證波形不產(chǎn)生惰性失真的電容C的最大取值。的最大取值。85例題例題7.3(解解)3cos(3RRKdd86. 0)5000803cos(3)(2 . 126 . 00VVma已調(diào)波包絡(luò)的振幅為又)( 121.68 . 00VVmKad包絡(luò)檢波后的

43、振幅為伏特式為包絡(luò)檢波后的信號(hào)表達(dá))102cos()(3ttvOa2amax1mmRC是不產(chǎn)生惰性失真的條件)(042.0102500016.06.011132maxa2auFRmmC86包絡(luò)檢波的優(yōu)缺點(diǎn)n優(yōu)點(diǎn)電路簡單，成本低，穩(wěn)定；n缺點(diǎn)只適用于大信號(hào)（振幅最好大于0.5V）只能解調(diào)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號(hào)DSB-SC信號(hào)信號(hào)對(duì)于對(duì)于DSB-SC信號(hào)，信號(hào)，其包絡(luò)已經(jīng)不是原始其包絡(luò)已經(jīng)不是原始信息了，所以不能用信息了，所以不能用包絡(luò)檢波法解調(diào)包絡(luò)檢波法解調(diào)877.7 同步檢波同步檢波(相干解調(diào)幅相干解調(diào)幅)原理原理n同步檢波(相干解調(diào)幅)與包絡(luò)檢波(非相干解調(diào)幅)的區(qū)別包絡(luò)檢波不需要在接收端恢復(fù)載波，但

44、只能恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波；同步檢波需要在接收端使用一個(gè)頻率和相位都與原始載波相同的信號(hào)來幫助恢復(fù)原始信息，可以用于解調(diào)任何類型的調(diào)幅波。88疊加型疊加型乘積型乘積型同步檢波器可分為：同步檢波器可分為：作用作用:主要解調(diào)主要解調(diào)DSB，SSB波，也可調(diào)解波，也可調(diào)解AM波。波。89同步解調(diào)的方法一：疊加法 相加 器包絡(luò)檢 波器uDSBur本地載波本地載波uuAM采用包絡(luò)檢波器構(gòu)成同采用包絡(luò)檢波器構(gòu)成同步檢波電路，它的實(shí)現(xiàn)步檢波電路，它的實(shí)現(xiàn)模型如圖所示。模型如圖所示。同步檢波原理電路同步檢波原理電路設(shè)輸入信號(hào)為抑制載波的雙邊帶設(shè)輸入信號(hào)為抑制載波的雙邊帶ttUsms0coscos u本地振蕩信號(hào)本地振

45、蕩信號(hào)tUrmr0cos u則它們的合成信號(hào)則它們的合成信號(hào)01coscossmsrrmrmUUttUduuu故當(dāng)故當(dāng)smrmUU 1 rmsmaUUm時(shí)時(shí)因此，通過包絡(luò)檢波器便可檢出所需的調(diào)制信號(hào)。因此，通過包絡(luò)檢波器便可檢出所需的調(diào)制信號(hào)。+u rDRL C+u0+uS同步解調(diào)的方法一：疊加法已調(diào)信號(hào)0v+包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波v0DSB-SC調(diào)幅波調(diào)幅波標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)幅波標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)幅波90疊加法的波形示意DSB-SC信號(hào)信號(hào)本振信號(hào)本振信號(hào)疊加信號(hào)疊加信號(hào)前半周期，二者同相，前半周期，二者同相，疊加使本振振幅增大疊加使本振振幅增大中間半個(gè)周期，二者反相，中間半個(gè)周期，二者反相，疊加使本振振幅減小疊加使

46、本振振幅減小后半周期，二者同相，后半周期，二者同相，疊加使本振振幅增大疊加使本振振幅增大使包絡(luò)與原始信號(hào)一致使包絡(luò)與原始信號(hào)一致9192同步解調(diào)的方法二：相乘法乘法乘法器器低通濾低通濾波器波器uDSBur本地載波本地載波u(t)ttSCDSB0coscos已調(diào)波為ttt00coscoscos相乘后為2cos1 cos210tt)2cos()2cos(41cos2100ttt原始信號(hào)原始信號(hào)高頻信號(hào)高頻信號(hào)t0cos同頻同相的本振同步解調(diào)的方法二：相乘法已調(diào)信號(hào)0v低通低通濾波濾波v oo22 本振本振DSB-SC信號(hào)信號(hào)低通低通93相乘法的波形示意DSB-SC信號(hào)信號(hào)本振信號(hào)本振信號(hào)相乘信號(hào)相乘信號(hào)前半周期，二者前半周期，二者同相，相乘為正同相，相乘為正中半周期，二者中半周期，二者反相，相乘為負(fù)反相，相乘為負(fù)后半周期，二者后半周期，二者同相，相乘為正同相，相乘為正低通濾波恢復(fù)原始信號(hào)低通濾波恢復(fù)原始信號(hào)94相干解調(diào)如果本振與發(fā)送端載波不同頻或不同相會(huì)怎樣？ttSCDSB0coscos已調(diào)波為)cos(coscos00ttt與本振相乘后為)2cos()cos(cos210ttt)2cos()2cos(41)cos(cos2100tttt原始信號(hào)產(chǎn)生失真原始信號(hào)產(chǎn)生失真9596 由上分析得到